第二章 硬件准备：调参必备的硬件清单
做FOC调参，说白了就是跟硬件打交道。你算法写得再漂亮，硬件选不对，一切都是白搭。我见过太多人拿着不合适的板子硬调，最后连电流波形都看不了，白白浪费一周时间。
这一章，咱们就把调参需要的东西捋一遍。你照着清单准备，能少走很多弯路。
2.1 开发板：主控芯片怎么选？
我个人习惯用STM32系列，尤其是F4和G4系列。为什么？因为FOC对算力有要求，特别是电流环，你得在几微秒到几十微秒内完成一次完整的计算。
- STM32F405/F407：经典款，主频168MHz，带FPU。我最早做FOC就是用的F407，跑双环（电流环+速度环）完全够用。
- STM32G431/G474：专门为电机控制设计的，内置运放、比较器、高级定时器。说白了，它就是为FOC量身定做的。我建议新手直接上G431，省去很多外围电路。
- 国产替代方案：像GD32、AT32这些，性能也不差。但要注意，有些库函数不兼容，调试起来会多花点时间。
我的建议： 如果你刚入门，直接买一块带FOC例程的开发板，比如Nucleo-G431RB。到手就能跑，省去移植的麻烦。
2.2 电机：选有刷还是无刷？
做FOC，当然是用无刷直流电机（BLDC）或者永磁同步电机（PMSM）。有刷电机虽然也能做电流环，但说实话，意义不大。
我遇到过有人拿航模电机来调参，结果发现极对数搞错了，电流波形乱成一团。嗯，这里要注意：
- 极对数：常见的有4对极、7对极、14对极。极对数越多，电机转速越低，但扭矩越大。调参时一定要先确认极对数，否则速度环算出来全是错的。
- 额定电压：12V、24V、48V都有。我建议用24V的电机，电压适中，安全又够用。
- 额定电流：1A-5A之间比较适合调试。电流太大，一旦失控容易烧管子。
避坑指南： 我曾经买过一个便宜的无人机电机，结果发现它的霍尔传感器是坏的。你想想看，编码器信号都不对，FOC根本跑不起来。所以，电机到手后，先用手转一转，听听有没有异响，再用万用表测一下相电阻。
2.3 编码器：位置反馈的核心
FOC需要知道转子的精确位置。没有位置反馈，你连电流该往哪吹都不知道。
常用的编码器有几种：
| 类型 | 分辨率 | 接口 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 磁编码器（如AS5048） | 14位 | SPI | 通用，抗振动 |
| 光电编码器 | 高（可达20位） | ABZ | 高精度场合 |
| 霍尔传感器 | 低（6步） | GPIO | 低成本，但FOC效果差 |
我个人强烈推荐磁编码器。为什么？因为它便宜、耐用、精度够用。AS5048或者TLE5012B都是不错的选择。我项目里90%的情况都用磁编码器，从来没出过问题。
小技巧： 编码器安装时，一定要保证磁铁和芯片同心。偏一点，角度读数就会跳变。我曾经因为磁铁没粘正，折腾了两天才找到原因。
2.4 电流采样电路：FOC的“眼睛”
电流环调参，说白了就是调电流的PID。如果电流采样不准，你调出来的参数全是假的。
常见的采样方式有三种：
- 单电阻采样：成本最低，但只能在特定时刻采样，精度一般。适合玩具级应用。
- 双电阻采样：最常用。在电机驱动板的下桥臂串入采样电阻，通过运放放大后送ADC。我建议新手用这种方式。
- 三电阻采样：精度最高，但电路复杂。适合高端伺服驱动。
采样电阻的阻值怎么选？我一般这样算：
采样电阻 = ADC参考电压 / (最大电流 × 运放增益)
举例：
ADC参考电压 = 3.3V
最大电流 = 5A
运放增益 = 50倍
采样电阻 = 3.3 / (5 × 50) = 0.0132Ω ≈ 13mΩ嗯，这里要注意：采样电阻功率要留余量。比如最大电流5A，电阻13mΩ，功率是5² × 0.013 = 0.325W。选个1W的电阻，稳得很。
避坑指南： 我曾经用过便宜的运放，结果发现它的共模输入范围不够，导致电流波形在过零点附近严重失真。后来换了TI的INA240，问题立刻解决。所以，运放别省钱，推荐INA240或者AD8418。
2.5 其他必备工具
除了上面这些，你还需要：
- 直流稳压电源：至少能输出24V/5A。别用电池，电压不稳你根本调不出好参数。
- 示波器：至少2通道，100MHz带宽。看PWM波形、电流波形全靠它。我建议买带数学运算功能的，可以直接看电流的FFT。
- USB转TTL模块：用来跟开发板通信，打印调试信息。
- 杜邦线、排针、烙铁：这些基础工具就不多说了。
我的经验： 调参时，先把电流环调好，再调速度环。电流环调不好，速度环就是空中楼阁。你想想看，连电流都控制不住，转速怎么可能稳？
好了，硬件清单就这些。你照着准备，下一章咱们开始搭建开发环境，把代码烧进去跑起来。